Question

9．达州盛产天然气，有“中国气都”之称的美誉．天然气的主要成分是甲烷（CH₄），某校化学兴趣小组的同学对甲烷燃烧的产物产生了兴趣，请你参与：
【提出问题】甲烷燃烧后生成哪些物质？
【查阅资料】含碳元素的物质完全燃烧生成CO₂，不完全燃烧生成CO；无水CuSO₄遇水变蓝．
【猜想与假设】：
甲：CO₂  H₂O；           乙：CO  H₂O；
丙：NH₃  CO₂  H₂O；      丁：CO₂  CO  H₂O．
你认为丙同学的猜想是错误的，理由是化学反应前后元素的种类不变．
【实验探究】为了验证上述猜想与假设，将甲烷在一定量的O₂中燃烧的产物依次通过下列装置：

（1）A、B装置的顺序能否颠倒？（填“能“或“否”）否．
（2）实验中观察到A中无水CuSO₄变蓝，B、D中澄清石灰水变浑浊，C中红色粉末变成黑色，由此推断丁同学猜想成立．
（3）请写出C中红色粉末变成黑色的化学方程式：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
【反思与交流】
（1）为避免有毒的CO污染环境，所以含碳元素的物质燃烧必须满足的条件是有充足的氧气．
（2）D装置后添加一大气球的原因是：因为一氧化碳有毒，所以要收集处理尾气．

Answer 1

分析 【猜想与假设】根据化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类和个数不变进行分析；
【实验探究】（1）根据一氧化碳的检验方法进行分析；
（2）根据无水硫酸铜是白色的，能和水反应生成蓝色的五水硫酸铜，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，一氧化碳能和氧化铁反应生成铁和二氧化碳进行分析；
（3）根据一氧化碳与氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳进行分析；
【反思与交流】（1）根据要使燃料充分燃烧，必需有充足的氧气进行分析；
（2）根据一氧化碳能有毒进行分析．

解答 解：【猜想与假设】甲烷燃烧不能生成氨气，因为反应物中不含有氮元素，所以不可能生成含有氮元素的氨气；
【实验探究】（1）如果A、B装置的顺序颠倒，则混合气体从B中出来后，会带上水蒸气，再通过A装置时，如果无水硫酸铜变蓝色，使硫酸铜变蓝色的水可能是甲烷燃烧产生的，也可能是从石灰水中挥发出来的，也可能是二者都有，这样就影响了水的鉴别，所以A、B装置不能颠倒，否则无法确定甲烷燃烧产物中是否含有水；
（2）实验中观察到A中无水CuSO₄变蓝，说明甲烷燃烧生成了水；B中澄清石灰水变浑浊，说明甲烷燃烧生成了二氧化碳；D中澄清石灰水变浑浊，C中红色粉末变成黑色，说明甲烷燃烧生成了一氧化碳，由此可知，因为燃烧生成了一氧化碳、二氧化碳和水，丁同学的猜想成立；
（3）C中红色粉末变成黑色的反应是一氧化碳与氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
【反思与交流】（1）当氧气充足时，含碳元素的物质完全燃烧能生成二氧化碳，不能生成一氧化碳；
（2）因为一氧化碳有毒，所以要收集处理尾气，所以在D装置后添加一大气球．
故答案为：【猜想与假设】丙，化学反应前后元素的种类不变；
【实验探究】（1）否；
（2）丁；
（3）Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
【反思与交流】（1）有充足的氧气；
（2）因为一氧化碳有毒，所以要收集处理尾气．

点评 本题考查了常见物质燃烧产生的推断，含有碳元素的物质燃烧时，如果燃烧充分，生成二氧化碳，如果燃烧不充分，会生成一氧化碳，这样不仅浪费燃料，还会污染环境，完成此题，可以依据物质的性质结合反应的实验现象进行．